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PXA270處理器ADS編程 嵌入式實驗報告

[復制鏈接]
ID:108615 發表于 2016-3-14 16:44 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
實驗目的
①了解PXA270處理器結構
②了解ARM指令集
③了解嵌入式系統的引導過程
④了解八段數碼管的知識
⑤了解系統的硬件尋址方式
⑥掌握ADS編程和調試方法
⑦掌握JTAG調試技巧

實驗內容
①分析PXA270基本結構
②分析Eeliod實驗平臺實現的存儲系統架構
③分析PXA270的引導過程
④分析Eeliod實驗平臺LED發光管和7段數碼管的設計原理圖
⑤參考系統引導示例程序完成數碼管的控制代碼
⑥編譯程序，下載執行，讓數碼管顯示一組特定的數組

實驗原理
①LED實驗原理
實驗板上的八個LED的陰極直接與鎖存器74574的輸出端相連，陽極通過限流電阻上拉到+5V，所以鎖存器的輸出直接控制了LED的發光與否；鎖存器的輸入連接到PXA270的數據總線的低八位上，鎖存器的鎖存信號來自一塊3-8譯碼器的輸出Y5，所以Y5從低到高的跳變將PXA270數據總線第八位數據送到鎖存器鎖存住，而3-8譯碼器的輸入的譯碼信號ABC連接到PXA270地址線的A20、A21和A22上，所以Y5選中需要A22~A20為101b；另外3-8譯碼器的使能控制信號G2B與PXA270的內存空間片選信號CS4相連，CS4片選的內存地址空間為0x1000_0000~0x13FF_FFFF，為簡單起見，可將設為0x1000_0000，再加上A22~A20的編碼可得到LED的片選地址為0x1000_0000+0x0050_0000=0x1050_0000，后面只需向該地址寫一個字節的數據就可以控制LED。
②數碼管實驗原理
實驗板上有四個一位共陽極八段數碼管，采用分立的鎖存器單獨控制。數碼管的陰極通過限流電阻直接與鎖存器74574的輸出相連。數碼管的第八段小數點沒有使用，相應的第八段控制信號被用來控制數碼管的通電與否，通過一個PNP的三極管來控制，鎖存器輸出的Q8腳連接到該三極管的基極，Q8低電平時三極管導通，數碼管供電，所以數碼管正常顯示時Q8必須為低電平。以上對于四個數碼管通用。對于第一二個數碼管，它們相連的鎖存器的輸入數據信號分別為PXA270數據信號的D0~D7和D8~D15，兩個鎖存器的片選信號都接到LED實驗原理中提到的3-8譯碼器的Y3上，同LED實驗原理中的地址計算方法，可得數碼管1和2的地址為0x1000_0000+0x0030_0000=0x1030_0000，后面控制數碼管1和2時只需要向這個地址寫半個字(16位)的數據即可，其中數據的低八位對應第一個數碼管，高八位對應第二個數碼管（注意需要將每個八位的最高位置0來打開數碼管的供電）。數碼管3和4的控制跟1和2的控制類似，只不過將地址改為0x1000_0000+0x0040_0000=0x1040_0000即可。

實驗步驟
第一步 分析代碼
結合以上說明，對本實驗提供的示例代碼分析，深入理解針對具體的硬件實現，軟件是如何配合工作的。
第二步 程序的編譯和下載
利用ADS打開示例工程文件，執行Project→Make，編譯、鏈接生成可執行映像文件
第三步 觀察系統運行情況，對系統進行源碼調試

程序說明
①LED控制
通過對LED的地址直接寫入數據即可完成對LED的控制，在高級語言中一般無法直接完成對內存指定地址的操作，但在C語言中可以利用指針來完成該操作。同時由于PXA270內部帶有高速緩存Cache，所以需要用關鍵字volatile來限定該指針使得每次對指針的操作都直接操作到內存，而不通過Cache。
②數碼管控制
數碼管基本控制原理與LED控制相同，只是地址換成數碼管的地址。實驗板上共有4個數碼管，4個數碼管分成兩組，每組用一個地址；在一組內，用16位二進制（半字）來控制兩個數碼管；注意要使數碼管正常工作，每個該半字的第8位和第16位必須為0來控制三極管打開使得數碼管通電。

程序源代碼、注釋
①LED代碼
  1. //LED地址
  2. #define LED_VALUE                (*((volatile unsigned char *)(0x10500000)))

  4. //位定義
  5. #define BITNULL        (0x00<<0)
  6. #define BIT0                (0x01<<0)
  7. #define BIT1                (0x01<<1)
  8. #define BIT2                 (0x01<<2)
  9. #define BIT3                (0x01<<3)
  10. #define BIT4                (0x01<<4)
  11. #define BIT5                (0x01<<5)
  12. #define BIT6                (0x01<<6)
  13. #define BIT7                (0x01<<7)

  15. //粗略延時函數
  16. void Delay(unsigned int x)
  17. {
  18.         unsigned int n, j, k;
  19.         for (n =0; n <=x; n++)
  20.                 for (j = 0; j <0xff; j++)
  21.                         for (k = 0; k <0xff; k++);
  22. }

  24. int main(void)
  25. {       
  26.         int i;
  27.         //流水花樣查找表，這里是邏輯層0表示不顯示，1表示顯示，與硬件無關
  28.         unsigned char LUT[] =
  29.         {
  30.                 BIT0 + BIT7,
  31.                 BIT1 + BIT6,
  32.                 BIT2 + BIT5,
  33.                 BIT3 + BIT4,
  34.                 BIT2 + BIT5,
  35.                 BIT1 + BIT6,
  36.                 BIT0 + BIT7,
  37.                 BITNULL,
  38.         };

  40.         while (1)
  41.         {       
  42.                 LED_VALUE = 0xff;
  43.                
  44.                 for (i = 0; i < 8; i++)
  45.                 {
  46. //這里是電氣層，由于LED是共陽極，所以這里需要取反
  47.                         LED_VALUE = ~LUT[i];
  48. Delay(200);
  49.                 }
  50.         }
  51.        
  52.         return 0;
  53. }

  55. ②數碼管代碼
  56. 1）SegLed.h文件
  57. #ifndef __SEGLED_H__
  58. #define __SEGLED_H__

  60. #define SEG_NULL        ('9' + 1)

  62. //顯示數字函數的控制參數
  63. enum
  64. {
  65.         DISP_NORMAL = 0,
  66.         DISP_BLANKING
  67. };

  69. extern signed char SegLedDispAt(unsigned char, signed char);
  70. extern signed char SegLedDispNum(short, unsigned char);

  72. #endif

  74. 2）SegLed.c文件
  75. #include "SegLed.h"

  77. //第一組和第二組數碼管的地址
  78. #define SEGLED0                (*((volatile unsigned short int *)(0x10300000)))
  79. #define SEGLED1                (*((volatile unsigned short int *)(0x10400000)))

  81. //數碼管上各個段對應一個字節中的某個位的宏定義
  82. #define        SEGA        (0x01<<0u)
  83. #define        SEGB        (0x01<<1u)
  84. #define        SEGC        (0x01<<2u)
  85. #define        SEGD        (0x01<<3u)
  86. #define        SEGE        (0x01<<4u)
  87. #define        SEGF        (0x01<<5u)
  88. #define        SEGG        (0x01<<6u)
  89. #define        SEGH        (0x01<<7u)

  91. //數碼管顯示不顯示以及顯示0~9宏定義，這里只是邏輯層的定義，具體還需根據數碼管是共的什么極來確定需不需要取反
  92. #define DIGNULL        (SEGH)
  93. #define DIG0                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGH)
  94. #define DIG1                (SEGB + SEGC + SEGH)
  95. #define DIG2                (SEGA + SEGB + SEGD + SEGE + SEGG + SEGH)
  96. #define DIG3                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGG + SEGH)
  97. #define DIG4                (SEGB + SEGC + SEGF + SEGG + SEGH)
  98. #define DIG5                (SEGA + SEGC + SEGD + SEGF + SEGG + SEGH)
  99. #define DIG6                (SEGA + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGG + SEGH)
  100. #define DIG7                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGH)
  101. #define DIG8                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGE + SEGF + SEGG + SEGH)
  102. #define DIG9                (SEGA + SEGB + SEGC + SEGD + SEGF + SEGG + SEGH)


  105. unsigned short segBuff0, segBuff1;        //定義數碼管的"顯示緩沖"


  108. /*
  109.         名    稱：SegLedDispAt()
  110.         功    能：在四個數碼管的指定位置顯示指定的字符
  111.         入口參數：ch：需要顯示的字符的ASCII值，目前支持的字符僅限于數字0~9（即'0' <= ch <= '9'）和空字符SEGNULL
  112.                           pos：顯示的字符位于哪個數碼管，0 <= pos <= 3 分別表示第一到第四個數碼管
  113.         出口參數：正確執行返回0，否則返回-1
  114.         說    明：本函數是對于底層數碼管的硬件抽象，所有上層驅動都調用此函數完成各種顯示功能，一般情況下用戶程序
  115.                           不需要調用此函數。確實需要調用此函數時，注意第一個參數是ASCII值，不是數字，而是數字對應的ASCII
  116.         使用范例：SegLedDispAt('6', 0); 在第一個數碼管上顯示數字6
  117. */
  118. signed char SegLedDispAt(unsigned char ch, signed char pos)
  119. {
  120.         unsigned char tempDisp;
  121.         const unsigned char segLUT[] = {DIG0, DIG1, DIG2, DIG3, DIG4, DIG5, DIG6, DIG7, DIG8, DIG9, DIGNULL};
  122.         if((pos < 0) || (pos > 3))
  123.                 return -1;
  124.        
  125.         tempDisp = ~segLUT[ch - '0'];        //數碼管共陽極的需要在這里取反，注意共陰極的除了不需要取反還要修改空顯示的宏定義
  126.                
  127.         switch(pos)
  128.         {
  129.                 case 0: segBuff0 = ((segBuff0 & 0xFF00) | tempDisp);break;
  130.                 case 1: segBuff0 = ((segBuff0 & 0x00FF) | tempDisp << 8);break;
  131.                 case 2: segBuff1 = ((segBuff1 & 0xFF00) | tempDisp);break;
  132.                 case 3: segBuff1 = ((segBuff1 & 0x00FF) | tempDisp << 8);break;
  133.                 default:break;
  134.         }
  135.        
  136.         SEGLED0 = segBuff0;
  137.         SEGLED1 = segBuff1;
  138.        
  139.         return 0;
  140. }

  142. /*
  143.         名    稱：SegLedDispNum()
  144.         功    能：在四個數碼管上顯示0~4位正整數
  145.         入口參數：num：需要顯示的正整數，范圍0~9999
  146.                           argv：顯示控制參數，目前可選賦值為DISP_NORMAL和DISP_BLANKING支持普通顯示（不夠四位時前面補零）
  147.                           和消隱顯示（不夠四位時右對齊，前面不足處不顯示）
  148.         出口參數：正確執行返回0，否則返回-1
  149.         說    明：無
  150.         使用范例：SegLedDispNum(666, DISP_BLANKING); 在數碼管上顯示666，右對齊，第一個數碼管不顯示
  151. */
  152. signed char SegLedDispNum(short num, unsigned char argv)
  153. {
  154.         unsigned char numLen = 0;
  155.         signed char i;
  156.         short tempNum;
  157.        
  158.        
  159.         if(num < 0 || num > 9999)
  160.                 return -1;
  161.        
  162.         switch(argv)
  163.         {
  164.                 case DISP_NORMAL:
  165.                 {
  166.                         for(i = 3; i != -1; i--)
  167.                         {
  168.                                 SegLedDispAt(num % 10 + '0', i);
  169.                                 num /= 10;
  170.                         }
  171.                         break;
  172.                 }
  173.                
  174.                 case DISP_BLANKING:
  175.                 {
  176.                         numLen = 1;
  177.                         for(tempNum = num; tempNum /= 10; numLen++);        //計算數字長度，供消隱使用
  178.                        
  179.                         for(i = 3; i != 3 - numLen; i--)
  180.                         {
  181.                                 SegLedDispAt(num % 10 + '0', i);        //從個位開始一直顯示到消隱前一位
  182.                                 num /= 10;
  183.                         }
  184.                        
  185.                         for(; i != -1; i--)
  186.                         {
  187.                                 SegLedDispAt(SEG_NULL, i);        //對剩下的前面幾位消隱（寫空）
  188.                         }
  189.                         break;
  190.                 }
  191.                 default:
  192.                         break;
  193.         }
  194.        
  195.         return 0;
  196. }
復制代碼


總結
ADS集成開發環境的編譯器不支持在函數外對全局變量進行初始化，在LED實驗時，定義了一個全局的查找表，通過查找表控制LED的顯示花樣，但是在運行時發現LED的顯示始終不對，后來在單步調試的時候發現全局變量那個查找表的內容根本不對，后來在函數內部定義了一個查找表，問題解決。


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